KR100666197B1 - Optical pointing apparatus and personal portable device having the optical pointing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 피사체로서 손가락의 표면을 이용하여 포인팅을 가능하게 하며, 수평의 광 경로를 형성하여 광학계의 두께를 최소화함과 아울러 초점 거리를 충분하게 제공할 수 있게 하는 광 포인팅 장치 및 개인 휴대 단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다. 상기한 본 발명에 따르는 광 포인팅 장치는 피사체와 직접 맞닿는 커버 글래스; 상기 커버 글래스의 배면으로 광을 조사하는 광원부; 및 상기 커버 글래스를 통해 피사체에 의해 반사된 광의 방향을 곡면 반사경을 통해 소정 방향으로 반사함과 아울러 집광하고, 상기 집광된 광을 촬상하는 수광부를 포함한다. 이와 같은 본 발명은 피사체로서 손가락의 표면을 이용하여 포인팅을 가능하며, 수평의 광 경로를 형성하여 광 포인팅 장치의 광학계의 두께를 최소화함과 아울러 초점 거리를 충분하게 제공할 수 있게 함으로써, 초슬림한 개인 휴대 단말기의 미려한 외관을 손상시키지 않으면서도 편리한 포인팅을 이행할 수 있게 한다. The present invention provides an optical pointing device and a personal portable terminal that enable pointing using a surface of a finger as a subject, and provide a focal length while minimizing the thickness of the optical system by forming a horizontal optical path. It aims to provide. The optical pointing device according to the present invention includes a cover glass which is in direct contact with a subject; A light source unit irradiating light onto the rear surface of the cover glass; And a light receiving unit for reflecting and condensing the direction of light reflected by the subject through the cover glass in a predetermined direction through a curved reflector, and capturing the collected light. The present invention is capable of pointing using the surface of the finger as a subject, by forming a horizontal optical path to minimize the thickness of the optical system of the optical pointing device and to provide a sufficient focal length, ultra-slim Convenient pointing can be performed without compromising the beautiful appearance of the personal digital assistant.
사용자 인터페이스 장치, 개인 휴대 단말기 User interface devices, personal digital assistants
Description
도 1은 일반적인 광 마우스의 광학계를 도시한 도면.1 is a view showing an optical system of a general optical mouse.
도 2 및 도 3은 집광 렌즈의 초점 심도를 도시한 도면.2 and 3 illustrate depth of focus of a condenser lens;
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도. 4 is a cross-sectional view of the optical pointing device according to the first preferred embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광 포인팅 장치에서의 광 경로를 도시한 도면. 5 is a view showing an optical path in the optical pointing device according to the first embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도. 6 is a cross-sectional view of an optical pointing device according to a second preferred embodiment of the present invention.
도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도. 7 is a sectional view of an optical pointing device according to a third preferred embodiment of the present invention.
도 8은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 광 포인팅 장치에서의 광 경로를 도시한 도면. 8 is a view showing an optical path in the optical pointing device according to the third preferred embodiment of the present invention.
도 9는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도. 9 is a sectional view of an optical pointing device according to a fourth preferred embodiment of the present invention.
도 10은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 광 포인팅 장치를 구비하는 휴대폰의 외관을 도시한 도면. 10 is a view showing an appearance of a mobile phone having an optical pointing device according to a preferred embodiment of the present invention.
도 11은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 휴대폰의 구성도.11 is a block diagram of a mobile phone according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 사용자 인터페이스 장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 휴대폰과 같은 초슬림의 개인 휴대 단말기(Personal Portable Device)에 장착될 수 있는 광 포인팅 디바이스 및 광 포인팅 디바이스를 포함하는 개인 휴대 단말기에 관한 것이다.The present invention relates to a user interface device, and more particularly, to a personal handheld terminal including an optical pointing device and an optical pointing device that can be mounted on an ultra-slim personal portable device such as a mobile phone.
일반적으로 휴대폰이나 PDA(Personal Digital Assistants) 등의 개인 휴대 단말기는 키패드를 이용한 사용자 인터페이스를 채용하고 있다. 좀더 설명하면, 종래 개인 휴대 단말기는 숫자 및 문자를 입력하기 위한 복수개의 버튼으로 구성된 키패드를 구비하여, 사용자가 상기 키패드의 버튼을 입력하여 전화번호나 문장 등을 입력할 수 있게 한다. In general, personal mobile terminals such as mobile phones and PDAs (Personal Digital Assistants) employ a user interface using a keypad. In more detail, the conventional personal portable terminal is provided with a keypad composed of a plurality of buttons for inputting numbers and characters, so that a user can input a telephone number or a sentence by inputting a button of the keypad.
근래에 들어 WIBRO(Wireless Broadband) 서비스 등과 같은 무선 인터넷 서비스가 상용화됨에 따라, 개인 휴대 단말기에도 GUI(Graphical User Interface)를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되었다. 상기 개인 휴대 단말기를 위한 윈도우즈로는 Windows CE 등이 있다. 또한 기술의 발달에 더불어 개인 휴대 단말기는 다양한 부가 서비스를 구비하게 되었으며, 상기 다양한 부가 서비스의 편리한 운용을 위해서도 GUI를 지원하는 윈도우즈 운영체제가 채용되기도 하였다. In recent years, as wireless Internet services such as WIBRO (Wireless Broadband) services have been commercialized, a Windows operating system supporting a Graphical User Interface (GUI) has been adopted for personal portable terminals. Windows for the personal portable terminal includes Windows CE and the like. In addition, with the development of technology, personal portable terminals have various additional services, and a Windows operating system supporting a GUI is also adopted for convenient operation of the various additional services.
상기한 바와 같이 개인 휴대 단말기의 사용자 인터페이스로서 GUI의 운영체제가 채용됨에 따라, 종래에는 개인 휴대 단말기에 적합한 포인팅 장치의 개발이 절실하게 요구되고 있다. As described above, as the operating system of the GUI is adopted as the user interface of the personal portable terminal, the development of a pointing device suitable for the personal portable terminal is urgently required.
일반적으로 GUI를 위한 포인팅 장치로는 볼 마우스(Ball Mouse), 광 마우스 (Optical Mouse), 레이저 마우스(Laser Mouse), 터치 패드(Touch Pad), 타블렛(Tablet) 등이 있다. 상기한 포인팅 장치는 컴퓨터에 채용되고 있으며, 이론적으로 개인 휴대 단말기의 포인팅 장치로도 채용될 수가 있다. In general, a pointing device for a GUI includes a ball mouse, an optical mouse, a laser mouse, a touch pad, a tablet, and the like. The pointing device is employed in a computer, and can theoretically be used as a pointing device for a personal portable terminal.
그러나 개인 휴대 단말기는 휴대를 목적으로 하므로, 본체와 분리된 별도의 포인팅 장치를 개인 휴대 단말기의 포인팅 장치로 채용하기는 곤란하였다. 또한 트랙 볼 타입(Track Ball-Type) 또는 조이 스틱 타입(Joy Stick-Type)의 포인팅 장치는 물리적으로 일정 이상의 공간을 차지하므로, 소형의 개인 휴대 단말기의 미관을 크게 손상시키는 문제가 있었다. However, since the personal portable terminal is intended to be portable, it is difficult to employ a separate pointing device separated from the main body as a pointing device of the personal portable terminal. In addition, since a track ball-type or joy stick-type pointing device physically occupies a predetermined space or more, there is a problem of greatly damaging the aesthetics of a small personal portable terminal.
여기서, 상기 포인팅 장치들 중 광 마우스의 포인팅 원리를 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Herein, the pointing principle of the optical mouse among the pointing devices will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 일반적인 광 마우스의 포인팅 원리를 설명하기 위한 광학계의 단면도를 도시한 것이다. 1 is a cross-sectional view of an optical system for explaining a pointing principle of a general optical mouse.
상기 광 마우스의 광학계(100)는 광원(102), 광원 가이드(104), 커버 글라스(106), 집광 렌즈(108), 차단막(110), 이미지 센서(112)로 구성된다. 광원(102)은 고휘도의 발광 다이오드(Light-Emitting Diode; LED)로서, 광원(102)으로부터 발광된 광은 광원 가이드(104)를 통해 커버 글라스(106)를 통해 지면(G)에 조사된다. 지면(G)에 조사된 광은 지면(G)에 반사되어 다시 커버 글라스(106)를 통해 집광 렌즈(108)로 공급된다. 집광 렌즈(108)는 지면(G)에 반사되어 공급되는 광을 집광하여 이미지 센서(112)로 공급하며, 이미지 센서(112)와 렌즈(108) 사이에는 노이즈 성분의 광을 제거하기 위한 차단막(110)이 형성된다. 이미지 센서(112)는 집광 렌 즈(108)를 통해 집광된 광에 대응되는 이미지를 센싱하고, 그 센싱된 이미지를 통해 피사체의 움직임을 해석한다. The
상기한 종래 광 마우스는 커버 글라스(106), 집광 렌즈(108) 및 이미지 센서(112)가 광축 방향으로 정렬되어 있으며, 광학계 초점 심도의 한계로 인하여 광학계의 두께가 제한되었다. In the conventional optical mouse, the
여기서, 상기 광 마우스의 광학계의 초점 심도의 한계를 도 2 및 도 3을 참조하여 설명한다. 상기 도 2 및 도 3은 광 마우스의 광학계의 두께와 초점 심도와의 관계를 설명하기 위한 개략도들이다. Here, the limits of the depth of focus of the optical system of the optical mouse will be described with reference to FIGS. 2 and 3. 2 and 3 are schematic diagrams for explaining the relationship between the thickness and the depth of focus of the optical system of the optical mouse.
상기 도 2는 초점거리가 짧은 광학계의 개략도를 도시한 것으로, 집광 렌즈(202)에 광(200)이 조사되면 이미지 센서(204)의 표면에 초점이 맺힌다. 이와 같이 초점 거리가 짧으면 이미지 센서(204)의 표면으로 입력되는 광(200)의 각이 매우 크므로, 조립시 초점 거리가 조금만 틀어져도 광(200)의 초점 스팟(Spot)이 매우 커질 수 있다. 상기 초점 스팟의 크기가 이미지 센서(204)의 픽셀 크기(Pixel Size)보다 커지면 정상적인 이미지 처리가 불가능해진다. 이에 따라 초점 거리가 짧은 광학계는 조립이 매우 어려우며 불량률이 높은 문제가 있었다. 2 illustrates a schematic diagram of an optical system having a short focal length. When
이와는 대조적으로 도 3은 초점거리가 긴 광학계의 개략도를 도시한 것으로, 집광 렌즈(304)에 광(300)이 조사되면 이미지 센서(304)의 표면에 초점이 맺힌다. 상기 도 3의 광학계는 집광 렌즈(302)에서 이미지 센서(304)의 표면까지의 거리가 충분히 길기 때문에 이미지 센서(304)의 표면이 틀어지더라도 작은 초점 스팟을 가진다. 이에따라 어느 정도의 공차를 갖더라도 이미지 센서(304)의 픽셀 크기보다 초점 스팟의 크기가 커지지 않으므로, 조립이 용이함은 물론이고 불량률을 감소시킬 수 있게 한다. In contrast, FIG. 3 illustrates a schematic diagram of an optical system having a long focal length. When
상기한 바와 같이 종래 광 마우스는 커버 글라스, 집광 렌즈 및 이미지 센서가 광축 방향인 수직으로 정렬되어 있으며, 광학계 초점 심도의 한계로 인하여 광학계의 두께가 제한되며, 현재 기술 수준에 따르면 상기 광 마우스의 광학계의 최소 두께는 약 4~5[mm]이다. As described above, in the conventional optical mouse, the cover glass, the condenser lens, and the image sensor are vertically aligned in the optical axis direction, and the thickness of the optical system is limited due to the limitation of the depth of focus of the optical system. The minimum thickness of is about 4 ~ 5 [mm].
그러므로 상기한 광 마우스의 형상을 변형한다 하더라도 광학계의 두께 제한에 근거하여 초슬림을 추구하는 개인 휴대 단말기에는 채용될 수 없었다. Therefore, even if the shape of the optical mouse is deformed, it cannot be adopted in a personal portable terminal pursuing ultra-slim based on the thickness limitation of the optical system.
이에 따라 종래에는 초슬림 및 미려한 외관을 추구하는 개인 휴대 단말기에 채용 가능한 초슬림의 포인팅 장치의 개발이 절실하게 요망되었다. Accordingly, there is an urgent need for the development of an ultra-slim pointing device that can be employed in a personal portable terminal pursuing an ultra-slim and beautiful appearance.
본 발명은 상술한 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로서, 피사체로서 손가락의 표면을 이용하여 포인팅을 가능하며, 수평의 광 경로를 형성하여 광학계의 두께를 최소화함과 아울러 초점 거리를 충분하게 제공할 수 있게 하는 광 포인팅 장치 및 개인 휴대 단말기를 제공하는 것을 목적으로 한다. The present invention is to overcome the above-mentioned conventional problems, it is possible to point using the surface of the finger as a subject, to form a horizontal optical path to minimize the thickness of the optical system and to provide a sufficient focal length. It is an object of the present invention to provide an optical pointing device and a personal digital assistant.
또한 본 발명의 다른 목적은 곡면 반사경을 이용하여 광을 반사함과 아울러 집광을 이행토록 함으로써 광 포인팅 장치의 광학계를 간소하게 구성할 수 있게 하는 이점이 있다. In addition, another object of the present invention has the advantage that it is possible to simply configure the optical system of the optical pointing device by reflecting the light using the curved reflector and by performing the condensing.
또한 본 발명의 또 다른 목적은 수평의 광 경로를 형성하더라도 광 이미지 센서를 수평의 PCB에 안정적으로 장착 가능하게 할 수 있는 광 포인팅 장치 및 개 인 휴대 단말기를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an optical pointing device and a personal portable terminal capable of stably mounting an optical image sensor on a horizontal PCB even when a horizontal optical path is formed.
상기의 목적을 이루고 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명에 따르는 광 포인팅 장치는 피사체와 직접 맞닿는 커버 글래스; 상기 커버 글래스로 광을 조사하는 광원부; 및 상기 커버 글래스를 통해 피사체에 의해 반사된 광의 방향을 곡면 반사경을 통해 소정 방향으로 반사함과 아울러 집광하고, 상기 집광된 광을 촬상하는 수광부; 를 포함한다. 곡면 반사경의 반사면은 구면, 포물면 또는 기타 집광이 가능한 반사면 형상으로 형성될 수 있으며, 렌즈 및 반사경으로서의 기능을 동시에 수행할 수 있다.The optical pointing device according to the present invention for achieving the above object and to solve the problems of the prior art comprises a cover glass in direct contact with the subject; A light source unit irradiating light onto the cover glass; And a light receiving unit for reflecting and condensing the direction of light reflected by the subject through the cover glass in a predetermined direction through a curved reflector, and capturing the collected light; It includes. The reflecting surface of the curved reflector may be formed into a spherical surface, a parabolic surface, or other reflecting surface shape capable of collecting light, and may simultaneously function as a lens and a reflecting mirror.
본 발명은 피사체로서 손가락의 표면을 이용하여 포인팅을 가능하게 하는 광 포인팅 장치를 제공하며, 특히 광학계의 두께를 2[mm] 이하로 최소화함과 아울러 초점 거리를 15~30[mm]로 충분하게 제공할 수 있는 광 포인팅 장치를 제공한다. The present invention provides an optical pointing device that enables pointing using a surface of a finger as a subject, and in particular, minimizes the thickness of the optical system to 2 [mm] or less and sufficiently reduces the focal length to 15 to 30 [mm]. Provided are an optical pointing device that can be provided.
이로서 본 발명은 초슬림의 개인 휴대 단말기의 미려한 외관을 해치지 않으면서도 편리한 포인팅을 가능하게 한다. As a result, the present invention enables convenient pointing without harming the beautiful appearance of the ultra-slim personal digital assistant.
이러한 본 발명의 바람직한 실시예들에 따른 광 포인팅 장치를 도면을 참조하여 상세하게 설명한다. The optical pointing device according to the preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도이고, 도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광 포인팅 장치에서의 광 경로를 도시한 도면이다. 4 is a cross-sectional view of an optical pointing device according to a first preferred embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a view showing an optical path in the optical pointing device according to the first preferred embodiment of the present invention.
상기한 도 4 및 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 제1실시예를 상세히 설 명한다. 4 and 5 will be described in detail a first preferred embodiment of the present invention.
상기 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광 포인팅 장치(400)는 크게 광원부(402)와 커버 글라스(410)와 수광부(412)로 구성된다. The
광 포인팅 장치(400)의 광원부(402)는 광원(404)과 광원 가이드로서 제1 및 제2 가이드 반사경(406,408)을 포함하며, 광원(404)은 SMD(Surface Mounted Device) 타입의LED(Light Emitting Diode)나 레이저 다이오드(Laser Diode) 등으로 고휘도의 광을 발광한다. 제1 및 제2 가이드 반사경(406,408)은 광원(404)이 발광한 광을 소정 반사 각도로 반사시켜 커버 글라스(410)로 공급된다. 특히, 상기 제1 및 제2 가이드 반사경(406,408)의 반사 각도는 광원(404)으로부터의 광이 커버 글라스(410)의 배면으로 작은 각도로 입사되도록 설치되며, 이는 손가락의 표면을 용이하게 스캐닝하기 위함이다. 또한 제1 및 제2 가이드 반사경(406,408)은 광원(404)의 설치 위치가 변경되거나 상기 광원부(402)의 조립이 편이성을 위해 그 수나 반사 각도가 변경될 수 있다. 상기 제1 및 제2 가이드 반사경(406,408)의 반사면은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다.The
광 포인팅 장치(400)의 커버 글라스(410)는 투명 재질의 광학용 플라스틱 또는 글라스로서, 광원부(402)로부터의 광을 배면으로 공급받아 상면으로 투과시킨다. 또한 커버 글라스(410)의 상면에 손가락의 표면 등이 밀착되는 경우에, 상기 커버 글라스(410)의 상면으로 투과된 광이 상기 손가락의 표면에 의해 반사되면, 상기 반사된 광을 상면으로 공급받아 배면으로 투과시킨다. 상기 배면으로 투과된 광은 광 포인팅 장치(400)의 수광부(412)로 조사한다. 또한 커버 글라스(410)의 상면 및 배면은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. The
광 포인팅 장치(400)의 수광부(412)는 곡면 반사경(414)과 광 이미지 센서(416)로 구성된다. 곡면 반사경(414)은 소정 곡률을 가지며 알루미늄과 같은 금속 막이 코팅되어, 손가락의 표면에 반사되어 커버 글라스(410)를 투과한 광을 소정 반사 각도로 반사함과 아울러 집광하여 광 이미지 센서(416)로 조사한다. 여기서, 상기 소정 반사 각도는 상기 커버 글라스(410)로부터 제공된 광을 수평으로 전환하기 위한 각도로 정해진다. 또한 곡면 반사경(414)의 반사면은 구면, 포물면 또는 기타 집광이 가능한 반사면 형상으로 형성될 수 있으며, 그 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. The
광 이미지 센서(416)는 수평의 광 경로 상에 대향되도록 수직으로 설치되어, 상기 곡면 반사경(414)에 의해 반사되고 집광된 광을 촬상하고, 그 촬상 정보를 움직임 검출을 위한 미도시된 이미지 처리부로 제공한다. 상기 이미지 처리부는 촬상 정보를 통해 손가락 표면의 움직임 방향, 속도, 거리를 검출하여 포인터 정보로서 출력한다. The
상기한 수광부(412)의 광 경로는 수평으로 형성되므로, 광학계의 두께는 2[mm]로 최소화될 수 있음은 물론이며, 충분한 초점 심도를 위한 15~30[mm]의 광 경로를 제공할 수 있게 한다. Since the light path of the
상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 광 포인팅 장치(400)의 광 경 로를 도 5를 참조하여 설명한다. The optical path of the
광원(404)으로부터 광은 제1 가이드 반사경(406)으로 조사되고(A1), 제1 가이드 반사경(406)은 상기 광을 제2 가이드 반사경(408)으로 반사한다(A2). 제2 가이드 반사경(408)으로 조사된 광은 작은 각도로 커버 글라스(410)로 입사되도록 반사된다(A3). 제2 가이드 반사경(408)에 의해 반사되어 커버 글라스(410)로 입사되는 광은 커버 글라스(410)를 투과하여 손가락(H1)의 표면에 조사되며, 상기 광은 손가락(H1)의 표면에 반사되어 곡면 반사경(414)으로 조사된다(A4). 곡면 반사경(414)으로 조사된 광은 다시 소정 반사 각도로 반사되어 수평으로 경로가 변경됨과 아울러 집광되어 광 이미지 센서(416)로 조사된다(A5). Light from the
상기한 본 발명의 바람직한 제1실시예는 커버 글라스(410)로부터의 광의 경로(A5)를 수평으로 전환함으로써, 충분한 초점 심도를 위해 15~30[mm]의 광 경로를 제공하면서도 수광부(412)의 두께를 2[mm]이하로 슬림하게 할 수 있게 한다. The first preferred embodiment of the present invention described above switches the light path A5 of the light from the
그런데 상기 본 발명의 바람직한 제1실시예는 하나의 곡면 반사경(414)을 사용하여 집광하므로 그 집광 효율이 낮았다. However, since the first preferred embodiment of the present invention collects light using one
이러한 문제를 해소하기 위한 본 발명의 바람직한 제2실시예를 도 6을 참조하여 상세하게 설명한다. A second preferred embodiment of the present invention for solving this problem will be described in detail with reference to FIG.
상기 도 6은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도로서, 상기 도 6에 도시한 광 포인팅 장치(600)는 광원부(602)와 커버 글라스(610)와 수광부(612)로 구성된다. 6 is a cross-sectional view of an optical pointing device according to a second exemplary embodiment of the present invention, wherein the
광 포인팅 장치(600)의 광원부(602)는 광원(604)과 제1 및 제2 가이드 반사 경(606,608)으로 구성되며, 광원(604)은 SMD 타입의 LED나 레이저 다이오드 등으로 고휘도의 광을 발광한다. 제1 및 제2 가이드 반사경(606,608)은 광원(604)이 발광한 광을 소정 반사 각도로 반사시켜 커버 글라스(610)로 공급한다. 특히, 상기 제1 및 제2 가이드 반사경(606,608)의 반사 각도는 광원(604)으로부터의 광이 커버 글라스(610)의 배면으로 작은 각도로 입사되도록 정해지며, 이는 손가락의 표면을 용이하게 스캐닝하기 위함이다. 또한 제1 및 제2 가이드 반사경(606,608)은 광원(604)의 설치 위치가 변경되거나 상기 광원부(602)의 조립이 편이성을 위해 그 수나 반사 각도가 변경될 수 있다. 또한 제1 및 제2 가이드 반사경(606,608)은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. The
광 포인팅 장치(600)의 커버 글라스(610)는 투명 재질의 글라스로서, 광원부(602)로부터의 광을 배면으로 공급받아 상면으로 투과시킨다. 또한 커버 글라스(610)의 상면에 손가락(H2)의 표면 등이 밀착되는 경우에, 상기 커버 글라스(610)의 상면으로 투과된 광이 상기 손가락(H2)의 표면에 의해 반사되면, 상기 반사된 광을 상면으로 공급받아 배면으로 투과시킨다. 상기 배면으로 투과된 광은 광 포인팅 장치(600)의 수광부(612)로 공급한다. 또한 커버 글라스(610)의 상면 및 배면은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. The
광 포인팅 장치(600)의 수광부(612)는 곡면 반사경(614)과 집광 렌즈(616) 및 차단막(618)과 광 이미지 센서(620)로 구성된다. The
상기 곡면 반사경(614)은 소정 곡률을 가지며 알루미늄과 같은 금속 막이 코팅되어, 손가락(H2)의 표면에 반사되어 커버 글라스(610)를 투과한 광을 소정 반사 각도로 반사하여 집광 렌즈(616)로 조사한다. 여기서, 상기 곡면 반사경(614)은 수평의 광 경로를 형성하기 위한 반사 각도를 가진다. 집광 렌즈(616)는 상기 수평의 광 경로에 대향되게 수직으로 설치되어, 상기 곡면 반사경(614)을 통해 반사된 광을 집광하여 광 이미지 센서(620)로 조사한다. 또한 곡면 반사경(614)의 반사면 및 집광 렌즈(616)의 입출사면은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. 차단막(618)은 집광 렌즈(616) 및 광 이미지 센서(620)의 사이에 설치되어 집광 렌즈(616)를 통과한 광 중 먼지 등의 이물질에 의해 분산된 노이즈 광을 차단한다. 상기 광 이미지 센서(620)는 상기 수평의 광 경로에 대향되게 수직으로 설치되어 상기 집광 렌즈(616)에 의해 집광되고 차단막(618)에 의해 노이즈 성분이 제거된 광을 제공받아 촬상하고, 그 촬상 정보를 움직임 검출을 위한 미도시된 이미지 처리부로 제공한다. 상기 이미지 처리부는 촬상 정보를 통해 손가락 표면의 움직임 속도, 방향, 거리를 검출하여 포인터 정보로서 출력한다. The
상기한 본 발명의 제2실시예에 따른 광 경로를 설명하면, 광원(604)으로부터 광은 제1 가이드 반사경(606)으로 조사되고(B1), 제1 가이드 반사경(606)은 상기 광을 제2 가이드 반사경(608)으로 반사한다(B2). 제2 가이드 반사경(608)으로 조사된 광은 작은 각도로 커버 글라스(610)로 입사되도록 반사된다(B3). 제2 가이드 반사경(608)에 의해 반사되어 커버 글라스(610)로 입사되는 광은 커버 글라스(610)를 투과하여 손가락(H2)의 표면에 조사되며, 상기 광은 손가락(H2)의 표면에 반사되어 곡면 반사경(614)으로 조사된다(B4). 곡면 반사경(614)으로 조사된 광은 다시 소정 반사 각도로 반사되어 수평으로 경로가 변경됨과 아울러 집광되어 집광 렌즈(616)에 조사된다(B5). 집광 렌즈(616)로 조사된 광은 다시 집광되어 광 이미지 센서(416)로 조사된다(B6). 또한 상기 집광 렌즈(616)에 의해 집광된 광 중 노이즈 성분은 차단막(618)에 의해 제거된다. Referring to the optical path according to the second embodiment of the present invention described above, the light from the
상기한 본 발명의 제2실시예는 수평의 광 경로상에 집광 렌즈(616) 및 차단막(618)을 형성함으로써, 광의 집광 효율을 향상함과 아울러 광학계의 두께는 최소화하면서도 충분한 초점 심도를 제공할 수 있게 한다. According to the second embodiment of the present invention, the condensing
그런데 상기한 본 발명의 바람직한 제1 및 제2실시예에 따르면 광 이미지 센서(416,620)가 수평의 광 경로에 대향되게 수직으로 설치되므로 수평의 PCB(Printed Circuit Board)에 광 이미지 센서(416,620)를 안정적으로 장착하기가 곤란한 점이 있었다. However, according to the first and second embodiments of the present invention described above, since the
이러한 문제를 해소하기 위한 본 발명의 바람직한 제3실시예를 도 7 및 도 8을 참조하여 상세하게 설명한다. A third preferred embodiment of the present invention for solving this problem will be described in detail with reference to FIGS. 7 and 8.
상기 도 7은 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도로서, 상기 도 7에 도시한 광 포인팅 장치(700)는 광원부(702)와 커버 글라스(710)와 수광부(712)로 구성된다. 7 is a cross-sectional view of an optical pointing device according to a third exemplary embodiment of the present invention, wherein the
광 포인팅 장치(700)의 광원부(702)는 광원(704)과 제1 및 제2 가이드 반사경(706,708)으로 구성되며, 광원(704)은 SMD 타입의 LED나 레이저 다이오드 등으로 고휘도의 광을 발광한다. 제1 및 제2 가이드 반사경(706,708)은 광원(704)이 발광한 광을 소정 반사 각도로 반사시켜 커버 글라스(710)로 공급한다. 특히, 상기 제1 및 제2 가이드 반사경(706,708)의 반사 각도는 광원(704)으로부터의 광이 커버 글라스(710)의 배면으로 작은 각도로 입사되도록 정해지며, 이는 손가락의 표면을 용이하게 스캐닝하기 위함이다. 또한 제1 및 제2 가이드 반사경(706,708)은 광원(704)의 설치 위치가 변경되거나 상기 광원부(702)의 조립이 편이성을 위해 그 수나 반사 각도가 변경될 수 있다. 또한 제1 및 제2 가이드 반사경(706,708)의 반사면은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. The
광 포인팅 장치(700)의 커버 글라스(710)는 투명 재질의 글라스로서, 광원부(702)로부터의 광을 배면으로 공급받아 상면으로 투과시킨다. 또한 커버 글라스(710)의 상면에 손가락의 표면 등이 밀착되어 상기 커버 글라스(710)의 상면으로 투과된 광이 상기 손가락의 표면에 의해 반사되면, 상기 반사된 광을 상면으로 공급받아 배면으로 투과시킨다. 상기 배면으로 투과된 광은 광 포인팅 장치(700)의 수광부(712)로 조사된다. 또한 커버 글라스(710)의 상면 및 배면은 면정밀도를 높이기 위해 폴리싱 처리되어 광의 반사시에 발생 가능한 광의 손실 및 난반사를 제거한다. The
광 포인팅 장치(700)의 수광부(712)는 제1곡면 반사경(714)과 제2곡면 반사경(716)과 광 이미지 센서(718)로 구성된다. 제1곡면 반사경(714)은 손가락의 표면에 반사되어 커버 글라스(710)를 투과한 광을 소정 반사 각도로 반사함과 아울러 제1차 집광하여 제2곡면 반사경(716)으로 조사한다. 여기서, 상기 제1곡면 반사경(714)은 수평의 광 경로를 형성하기 위한 반사 각도를 가진다. 제2곡면 반사경(716)은 수평으로 제공되는 집광된 광을 수직으로 반사함과 아울러 제2차 집광하여 광 이미지 센서(718)로 조사한다. 여기서, 상기 제2곡면 반사경(716)은 수평의 광을 90˚로 반사하여 수평의 광이 수직으로 수평의 PCB에 설치된 광 이미지 센서(718)로 인입될 수 있게 한다. 상기 광 이미지 센서(718)는 수평의 PCB에 설치되어 제2곡면 반사경(716)에 의해 수직으로 반사됨과 아울러 제2차 집광된 광을 촬상하고, 그 촬상 정보를 움직임 검출을 위한 미도시된 이미지 처리부로 제공한다. The
상기 이미지 처리부는 촬상 정보를 통해 손가락 표면의 움직임 속도, 방향, 거리 등을 검출하여 포인터 정보로서 출력한다. The image processor detects the movement speed, direction, distance, and the like of the finger surface through the captured image information and outputs the pointer information.
상기한 본 발명의 바람직한 제3실시예는 수광부(712)의 초점 심도를 위한 광 경로를 수평으로 형성시킴으로써 광학계의 두께는 최소화하면서도 충분한 초점 심도를 제공할 수 있게 한다. 또한 상기 수평의 광을 다시 수직으로 전환하여 수평의 PCB에 설치된 광 이미지 센서(718)로 제공 가능하게 하므로, 광 이미지 센서(718)의 장착도 용이하게 할 수 있게 한다. According to the third exemplary embodiment of the present invention, the optical path for the depth of focus of the
상기한 본 발명의 바람직한 제3실시예에 따른 광 포인팅 장치(700)의 광 경로를 도 8을 참조하여 설명한다. The optical path of the
광원(704)으로부터 광은 제1 가이드 반사경(706)으로 조사되고(C1), 제1 가이드 반사경(706)은 상기 광을 제2 가이드 반사경(708)으로 반사한다(C2). 제2 가이드 반사경(708)으로 조사된 광은 작은 각도로 커버 글라스(710)로 입사되도록 반 사된다(C3). 제2 가이드 반사경(708)에 의해 반사되어 커버 글라스(710)로 입사되는 광은 커버 글라스(710)를 투과하여 손가락(H3)의 표면에 조사되며, 상기 광은 손가락(H3)의 표면에 반사되어 제1곡면 반사경(714)으로 조사된다(C4). 제1곡면 반사경(714)으로 조사된 광은 다시 소정 반사 각도로 반사되어 수평으로 경로가 변경됨과 아울러 제1차 집광되어 제2곡면 반사경(716)으로 조사된다(C5). 상기 제1곡면 반사경(716)으로 인입된 광은 다시 소정 반사 각도로 반사되어 수직으로 경로가 변경됨과 아울러 제2차 집광되어 광 이미지 센서(718)로 조사된다(C6). Light from the
상기한 본 발명의 바람직한 제3실시예는 충분한 초점 심도를 위한 광 경로(C5)를 수평으로 형성시킴으로써 광학계의 두께는 최소화하면서도 충분한 초점 심도를 제공할 수 있게 한다. 또한 상기 수평의 광을 다시 수직으로 전환함으로써(C6), 광 이미지 센서(718)를 수평의 PCB에 설치할 수 있게 한다.The above-described third preferred embodiment of the present invention makes it possible to provide a sufficient depth of focus while minimizing the thickness of the optical system by horizontally forming the optical path C5 for a sufficient depth of focus. In addition, by converting the horizontal light back to vertical again (C6), it is possible to install the
상기한 본 발명의 바람직한 제3실시예에서는 광 이미지 센서(718)로 제공되는 광에 대한 노이즈 성분을 고려하지 않았으나, 광 포인팅 장치(700) 내부에 존재하는 이물질에 의해 노이즈 성분이 발생될 수 있는 문제가 있었다. Although the noise component of the light provided to the
이러한 문제를 해소하기 위한 본 발명의 바람직한 제4실시예를 도 9를 참조하여 설명한다. A fourth preferred embodiment of the present invention for solving this problem will be described with reference to FIG.
상기 도 9는 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 광 포인팅 장치의 단면도로서, 상기 도 9에 도시한 광 포인팅 장치(900)는 광원부(902)와 커버 글라스(910)와 수광부(912)로 구성된다. 9 is a cross-sectional view of an optical pointing device according to a fourth preferred embodiment of the present invention, wherein the
광 포인팅 장치(900)의 광원부(902)는 광원(904)과 제1 및 제2 가이드 반사 경(906,908)으로 구성되며, 광원(904)은 SMD 타입의 LED나 레이저 다이오드 등으로 광을 발광한다. 제1 및 제2 가이드 반사경(906,908)은 광원(904)이 발광한 광을 소정 반사 각도로 반사시켜 커버 글라스(910)로 공급한다. 특히, 상기 제1 및 제2 가이드 반사경(906,908)의 반사 각도는 광원(904)으로부터의 광이 커버 글라스(910)의 배면으로 작은 각도로 입사되도록 정해지며, 이는 손가락의 표면을 용이하게 스캐닝하기 위함이다. 또한 제1 및 제2 가이드 반사경(906,908)은 광원(904)의 설치 위치가 변경되거나 상기 광원부(902)의 조립이 편이성을 위해 그 수나 반사 각도가 변경될 수 있다. The
광 포인팅 장치(900)의 커버 글라스(910)는 투명 재질의 글라스로서, 광원부(902)로부터의 광을 배면으로 공급받아 상면으로 투과시킨다. 또한 커버 글라스(910)의 상면에 손가락의 표면 등이 밀착되어 상기 커버 글라스(910)의 상면으로 투과된 광이 상기 손가락의 표면에 의해 반사되면, 상기 반사된 광을 상면으로 공급받아 배면으로 투과시킨다. 상기 배면으로 투과된 광은 광 포인팅 장치(900)의 수광부(912)로 조사된다. The
광 포인팅 장치(900)의 수광부(912)는 제1곡면 반사경(914)과 제2곡면 반사경(916)과 차단막(918)과 광 이미지 센서(920)로 구성된다. 제1곡면 반사경(914)은 손가락의 표면에 반사되어 커버 글라스(910)를 투과한 광을 소정 반사 각도로 반사함과 아울러 제1차 집광하여 제2곡면 반사경(916)으로 조사한다. 여기서, 제1곡면 반사경(914)은 수평의 광 경로를 형성하기 위한 반사 각도를 가진다. 제2곡면 반사경(916)은 수평으로 제공되는 집광된 광을 수직으로 반사함과 아울러 제2차 집광 하여 광 이미지 센서(920)로 조사한다. 여기서, 제2곡면 반사경(916)은 수평의 광을 90˚로 반사하여 수평의 광이 수직으로 수평의 PCB에 설치된 광 이미지 센서(920)로 인입될 수 있게 한다. 제2곡면 반사경(916)과 광 이미지 센서(920) 사이에는 차단막(918)이 설치되며, 상기 제2곡면 반사경(916)으로부터 출력되는 광의 노이즈 성분을 성분을 제거한다. 상기 광 이미지 센서(920)는 수평의 PCB에 설치되어 제2곡면 반사경(916)에 의해 수직으로 반사됨과 아울러 제2차 집광된 광을 촬상하고, 그 촬상 정보를 움직임 검출을 위한 미도시된 이미지 처리부로 제공한다. 상기 이미지 처리부는 촬상 정보를 통해 손가락 표면의 움직임 속도, 방향, 거리 등을 검출하여 포인터 정보로서 출력한다. The
상기한 본 발명의 바람직한 제4실시예는 초점 심도를 위한 광 경로를 수평으로 형성시킴으로써 광학계의 두께는 최소화하면서도 충분한 초점 심도를 제공할 수 있게 한다. 또한 상기 수평의 광을 다시 수직으로 전환하여 수평의 PCB에 설치된 광 이미지 센서(920)로 제공 가능하게 하므로, 광 이미지 센서(920)의 장착도 용이하게 할 수 있게 한다. 또한 광학계내에 존재하는 이물질에 의한 노이즈 성분을 제거함으로써 광 이미지 센싱의 정확도를 향상시킬 수 있게 한다. According to the fourth preferred embodiment of the present invention, the optical path for the depth of focus is formed horizontally to provide sufficient depth of focus while minimizing the thickness of the optical system. In addition, the horizontal light is converted back to vertical to be provided to the
상기한 본 발명의 바람직한 제4실시예에 따른 광 포인팅 장치(900)의 광 경로를 설명한다. 광원(904)으로부터 광은 제1 가이드 반사경(906)으로 조사되고(D1), 제1 가이드 반사경(906)은 상기 광을 제2 가이드 반사경(908)으로 반사한다(D2). 제2 가이드 반사경(908)으로 조사된 광은 작은 각도로 커버 글라스(910)로 입사되도록 반사된다(D3). 제2 가이드 반사경(908)에 의해 반사되어 커버 글라스 (910)로 입사되는 광은 커버 글라스(910)를 투과하여 손가락(H4)의 표면에 조사되며, 상기 광은 손가락(H4)의 표면에 반사되어 제1곡면 반사경(914)으로 조사된다(D4). 제1곡면 반사경(914)으로 조사된 광은 다시 소정 반사 각도로 반사되어 수평으로 경로가 변경됨과 아울러 제1차 집광되어 제2곡면 반사경(916)으로 조사된다(D5). 상기 제1곡면 반사경(916)으로 인입된 광은 다시 소정 반사 각도로 반사되어 수직으로 경로가 변경됨과 아울러 제2차 집광되어 광 이미지 센서(920)로 조사된다(D6). 상기 제1곡면 반사경(916)에서 광 이미지 센서(920)로 이동하는 광(D6) 중 노이즈 성분은 차단막(918)에 의해 제거된다. The optical path of the
상기한 본 발명의 바람직한 제1 내지 제4실시예에서는 곡면 반사경을 채용하는 예만을 설명하였으나, 알루미늄과 같은 금속 막을 배면에 코팅한 비구면 렌즈를 채용할 수도 있다. In the above-described preferred first to fourth embodiments of the present invention, only an example of employing a curved reflector has been described, but an aspherical lens coated with a metal film such as aluminum may be employed.
상기한 본 발명의 바람직한 제1 내지 제4실시예에 따른 광 포인팅 장치는 개인 휴대 단말기에 장착 가능하다. The above-described optical pointing device according to the first to fourth embodiments of the present invention can be mounted on a personal portable terminal.
상기 개인 휴대 단말기중 휴대폰에 본 발명에 따른 광 포인팅 장치를 장착한 예를 도 10을 참조하여 설명한다. An example in which the optical pointing device according to the present invention is mounted on a cellular phone among the personal portable terminals will be described with reference to FIG. 10.
상기 도 10의 휴대폰(1000)의 소정 부분에는 본 발명의 바람직한 제1 내지 제4실시예에 따른 광 포인팅 장치를 구비되며, 특히 휴대폰(1000)의 키패드(1002)의 소정부분에는 상기 제1 내지 제4실시예에 따른 커버 글라스(1004)가 구비되어 사용자가 피사체로서 손가락의 표면을 움직여 포인팅을 할 수 있게 한다. A predetermined portion of the
상기한 휴대폰의 구성을 도 11을 참조하여 설명한다. The configuration of the above cellular phone will be described with reference to FIG.
상기 휴대폰의 제어부(1100)는 상기 휴대폰을 전반적으로 제어함은 물론이며, 본 발명에 따라 이미지 처리부(1112)가 제공하는 피사체인 손가락 표면의 움직임 속도, 방향, 거리 등의 포인트 정보를 제공받아 그에 따라 표시장치(1106)에 표시되는 포인터를 변화시키도록 표시장치 구동부(1104)를 제어한다. 또한 제어부(1100)는 키패드(1108)에 구비된 클릭 버튼의 조작에 따른 동작을 이행한다. 메모리부(1102)는 제어부(1100)의 처리 프로그램을 포함하는 다양한 정보를 저장한다. The
표시장치 구동부(1104)는 제어부(1100)의 제어에 따른 화면을 표시장치(1106)에 표시하며, 본 발명에 따라 상기 화면에 표시되는 포인터의 위치를 변화시킨다. 키패드(1108)는 다수의 키를 구비하며, 키입력에 따른 신호를 제어부(1100)에 제공하며, 본 발명에 따라 포인팅시에 사용되는 클릭 버튼 등을 더 구비한다. 광 포인팅 장치(1110)는 피사체인 손가락을 촬상하여 이미지 처리부(1112)에 제공한다. 이미지 처리부(1112)는 상기 촬상정보를 이용하여 피사체인 손가락의 움직임 속도, 방향, 거리 등의 포인트 정보를 생성하여 제어부(1100)에 제공한다. 이에따라 상기 핸드폰은 피사체인 손가락의 움직임 속도, 방향, 거리에 따라 포인팅을 이행한다. The
상기한 본 발명은 피사체로서 손가락의 표면을 이용하여 포인팅을 가능하며, 수평의 광 경로를 형성하여 광학계의 두께를 최소화함과 아울러 초점 거리를 충분하게 제공할 수 있게 함으로서, 초슬림한 개인 휴대 단말기의 미려한 외관을 손상시키지 않으면서도 편리한 포인팅을 이행할 수 있게 한다. The above-described present invention enables pointing using a surface of a finger as a subject, minimizing the thickness of the optical system by providing a horizontal optical path, and providing a sufficient focal length, thereby providing an ultra-slim personal portable terminal. Convenient pointing can be performed without compromising the beautiful appearance.
또한 본 발명은 곡면 반사경을 이용하여 광을 반사함과 아울러 집광을 이행토록 함으로써 광 포인팅 장치의 광학계를 간소하게 구성할 수 있게 하는 이점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that it is possible to simply configure the optical system of the optical pointing device by reflecting the light using the curved reflector and by performing the condensing.
또한 본 발명은 수평의 광 경로를 형성하더라도 광 이미지 센서를 수평의 PCB에 안정적으로 장착 가능하게 할 수 있게 하는 이점이 있다. In addition, the present invention has the advantage that it is possible to reliably mount the optical image sensor on the horizontal PCB even when forming a horizontal optical path.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. As described above, the present invention has been described by way of limited embodiments and drawings, but the present invention is not limited to the above-described embodiments, which can be variously modified and modified by those skilled in the art to which the present invention pertains. Modifications are possible.
따라서, 본 발명 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이의 균등 또는 등가적 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention should be understood only by the claims set forth below, and all equivalent or equivalent modifications thereof will belong to the scope of the present invention.
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